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耐腐蚀性依靠氧化膜或钝化层的316不锈钢管非常容易遭受缝隙腐蚀


直到最近316不锈钢管的间隙腐蚀,316不锈钢管的间隙和周围的金属离子或氧浓度的不同才被认为是原因。因此,用浓差电池腐蚀这个名词来说明这种腐蚀形态。根据最近的研究,316不锈钢管的间隙腐蚀确实存在金属离子和氧的浓差,但这些不是主要原因。

为了说明316不锈钢管间隙腐蚀的机理,图3-9显示铆接的金属m(铁或钢等)板,浸入充满空气的海水中。总反应包括金属m的溶解和氧还原为氢氧根离子。

最初,这些反应均匀地发生在包括间隙内部在内的所有表面。在金属和溶液二者中电荷是守恒的。每当生成一个金属离子,产生一个电子,随即被氧还原反应用掉。同样,对溶液中每一个金属离子,相应地产生一个氢氧根离子。隔了一个短时间后,缝内的氧由于对流不畅而贫化了,因此在这部分区域内氧的还原就停止了。这件事本身不会引起腐蚀行为的变化。316不锈钢管缝内面积与外面面积相比通常较小,因此氧气恢复的总速度几乎不变。因此,缝内和缝外的腐蚀率保持相等。

贫氧有重要的间接影响,暴露时间越长,影响越大。氧消耗完后,氧还原反应不再发生了,然而金属M继续溶解,如图3-10所示。因此,溶液中产生了过多的正电荷(m爪),氯离子需要转移到缝隙中保持平衡。结果增加了缝中金属氯化物的浓度。除了碱金属(如钠和钾)外,金属盐类(包括氯化物和酸盐)在水中水解表明,一种典型的金属氯化物的水溶液分解为一种不溶的氢氧化物和游离酸。氯离子猖獗的氢离子会加快大多数金属和合金的溶解速度,但原因还不清楚。由于搬迁和水解的结果,这两种离子存在间隙,m的溶解速度增加,如图3-10所示。溶解增加,又增加了搬迁,结果是快速加速或自动催化过程。观测到浸泡在中性稀氯化钠溶液中的间隙中的液体,含氯化物是主体溶液的3~10倍,pH为2~3倍。当缝内腐蚀增加时,相邻表面的氧还原速度也会增加,如图3-10所示。这保护了外部表面的阴极。因此,316不锈钢管间隙腐蚀时,腐蚀限制在屏蔽区域,其馀表面几乎没有损伤。

上述机理与观察到的间隙腐蚀特征一致。这种腐蚀发生在许多介质中,但通常是含氯化物的介质中最严重的。316不锈钢管的间隙腐蚀经常伴随着长孕期。有时需要半年到一年以上的腐蚀。但是,一旦开始,就以增加的速度发展。

耐腐蚀性依赖氧化膜和钝化层的金属和合金,特别容易受到间隙的腐蚀。这类膜被高浓度的氯化物或氢离子破坏(见第9章),而使溶解速度显著增加。曾报导过一个惊人例子,是有关一个染厂的盛热盐水的18-8不锈钢槽。一根不锈钢螺杆掉到不锈钢槽底。经一短暂时间之后,带红锈的腐蚀在螺杆下面迅速发展。铝也容易受到间隙的腐蚀。因为耐腐蚀性依赖于Al203膜。


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